(57)【要約】【課題】レジスト選択比の連続処理安定性、エッチング寸法の連続安定性を高める半導体製造装置、半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供する。【解決手段】処理室１１は、ガス供給系１２から少なくとも所定の処理用のガスが導入され、処理室１１内の適当な領域でＥＣＲ放電（ＥＣＲプラズマ）が生成される。ウェハの載置電極１４は半導体ウェハＷａｆの冷却が可能なように少なくとも冷却ガスまたは冷却液の供給経路１５が配備されている。搬入出機構１６は、処理前または処理後の半導体ウェハＷａｆを処理室１１内外へ移動させる。この搬入出機構１６に連動して制御される処理室冷却機構１７が設けられている。処理室冷却機構１７は、搬入出機構１６による半導体ウェハＷａｆの処理前後の移動の間、処理室１１に冷却用のガスを導入する。排気系１８は、図示しないポンプにより、高真空排気を制御する。【選択図】    図１
2005019542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも所定の処理用のガスが導入されプラズマが生成される処理室と、
前記処理室内に半導体ウェハを載置する少なくとも冷却可能な載置電極と、
前記半導体ウェハを前記処理室内外へ移動させる搬入出機構と、
前記搬入出機構による前記半導体ウェハの処理前後の移動の間、前記処理室に冷却用のガスを導入する処理室冷却機構と、
を具備することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
少なくともエッチング処理用のガスが導入されプラズマが生成される処理室と、
前記処理室内に半導体ウェハを載置する少なくとも冷却可能な載置電極と、
前記半導体ウェハを前記処理室内外へ移動させる搬入出機構と、
前記搬入出機構による前記半導体ウェハの処理前後の移動の間、前記処理室に冷却用のガスを流し続ける処理室冷却機構と、
を具備することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項３】
前記冷却用のガスは、不活性ガスを用いることを特徴とする請求項１または２記載の半導体製造装置。
【請求項４】
前記処理室冷却機構に応じて前記処理室の雰囲気を制御する排気系をさらに具備したことを特徴とする請求項１〜３いずれか一つに記載の半導体製造装置。
【請求項５】
マスクパターンが形成された複数の半導体ウェハが順次移送され、処理室で被エッチング部材がエッチング処理される工程と、
前記エッチング処理後、少なくとも次の前記半導体ウェハが前記処理室内に移送されてくるまでの間、前記処理室内に冷却用のガスを導入する工程と、
を具備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記冷却用のガスは不活性ガスを用い、前記冷却用のガスを導入する工程は、前記処理室内から外への不活性ガスの流れを発生させることを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置製造に係り、所定層の選択的エッチングの連続処理安定性が要求される半導体製造装置、半導装置の製造方法及び半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造に欠かせないエッチング加工は、通常、ウェハが冷却された試料台上に載置され、プラズマにさらされる。被エッチング物やマスクの側面では、冷却された活性種（反応種）の反応確率と、反応生成物の蒸気圧によってエッチング速度の大小が決まる。反応生成物の蒸気圧は被エッチング物である固体表面の温度に依存する。また、反応確率も温度に依存する。従って、高速かつ異方性の優れたエッチング加工のためには、反応種となるエッチングガスに好適な温度を設定することが有用である。このような内容を踏まえたエッチング方法は［特許文献１］に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特許２６６９４６０（第４−６頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、［特許文献１］のようなエッチング方法によっても、連続的にエッチング処理が行なわれると、実際にはエッチングチャンバー内部（チャンバーウォール等）が暖まり、理想どおりのエッチング制御が困難になる。特に、ＣＯＢ（Ｃａｐａｃｉｔｏｒ  Ｏｖｅｒ  Ｂｉｔ−ｌｉｎｅ  ）構造のＤＲＡＭのストレージノードは比較的厚いキャパシタ電極のエッチング加工を要する。レジストマスクの厚さにも限界があり、レジスト選択比の低下、サイドエッチの発生がやむを得ない。すなわち、数ロットのエッチング工程連続処理中にこのような問題は顕著になり、エッチング寸法のばらつきが増大する。結局、ＤＲＡＭの製作は、加工のばらつきを考慮し寸法の小さい容量の低下したキャパシタセルに合わせて仕様が設計されることになり、性能向上を妨げる。
【０００５】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたもので、レジスト選択比の連続処理安定性、エッチング寸法の連続安定性を高める半導体製造装置、半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体製造装置は、少なくとも所定の処理用のガスが導入されプラズマが生成される処理室と、前記処理室内に半導体ウェハを載置する少なくとも冷却可能な載置電極と、前記半導体ウェハを前記処理室内外へ移動させる搬入出機構と、前記搬入出機構による前記半導体ウェハの処理前後の移動の間、前記処理室に冷却用のガスを導入する処理室冷却機構と、を具備することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る半導体製造装置は、少なくともエッチング処理用のガスが導入されプラズマが生成される処理室と、前記処理室内に半導体ウェハを載置する少なくとも冷却可能な載置電極と、前記半導体ウェハを前記処理室内外へ移動させる搬入出機構と、前記搬入出機構による前記半導体ウェハの処理前後の移動の間、前記処理室に冷却用のガスを流し続ける処理室冷却機構と、を具備することを特徴とする。
【０００８】
上記それぞれ本発明に係る半導体製造装置によれば、処理室冷却機構によって、処理室内部は半導体ウェハの処理前後の移動の間にも常に熱輸送がなされ、冷却効率が向上する。これにより、半導体ウェハの連続処理においても載置電極での温度制御に違わない、誤差、ばらつきの少ない一様な処理が可能である。
【０００９】
なお、上記それぞれ本発明に係る半導体製造装置において、前記冷却用のガスは不活性ガスを用いることを特徴とする。半導体ウェハの所望の処理に影響のないガスとして有用である。また、処理室冷却機構に応じて前記処理室の雰囲気を制御する排気系をさらに具備したことを特徴とする。より効率的な処理室内の冷却に寄与する。
【００１０】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、マスクパターンが形成された複数の半導体ウェハが順次移送され、処理室で被エッチング部材がエッチング処理される工程と、前記エッチング処理後、少なくとも次の前記半導体ウェハが前記処理室内に移送されてくるまでの間、前記処理室内に冷却用のガスを導入する工程と、を具備したことを特徴とする。
【００１１】
上記本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、エッチング処理後、次の半導体ウェハが処理室内に移送されてくるまでに処理室内に冷却用のガスを導入する。これにより、処理室内部は熱輸送がなされ、半導体ウェハの冷却効率が向上する。これにより、半導体ウェハの連続処理においても載置電極での温度制御に違わない誤差、ばらつきの少ない一様な処理が可能である。
なお、前記冷却用のガスは不活性ガスを用い、前記冷却用のガスを導入する工程は、前記処理室内から外への不活性ガスの流れを発生させることを特徴とする。これにより、順次処理される半導体ウェハのエッチング条件に影響を与えないようにする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体製造装置の要部を示す構成図である。ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）放電を用いる有磁場マイクロ波プラズマ・エッチング装置を例にとって説明する。処理室１１は、ガス供給系１２から少なくとも所定の処理用のガスが導入されプラズマが生成される。処理室１１には、図示しないマグネトロン（発振管）で発生したマイクロ波が導波管等を介して伝送される。処理室１１外部に電磁石１３が配置され、ＥＣＲ条件を満たすことにより、処理室１１内の適当な領域でＥＣＲ放電（ＥＣＲプラズマ）が生成される。処理室１１内に半導体ウェハＷａｆを載置する載置電極１４が設けられている。載置電極１４は半導体ウェハＷａｆの冷却が可能なように少なくとも冷却ガスまたは冷却液の冷媒経路１５が配備されている。冷却ガスが利用される場合、冷媒経路１５は、半導体ウェハＷａｆ背面への冷却ガス流出のための載置電極１４表面の開口及び流出経路が設けられる（図示せず）。搬入出機構１６は、処理前または処理後の半導体ウェハＷａｆを処理室１１内外へ移動させる。搬入出機構１６は、例えば図示しないロードロック室に配備されたロボットアームを含み、ウェハカセット（図示せず）や処理室１１のウェハの出し入れ、運搬が可能である。この搬入出機構１６に連動して制御される処理室冷却機構１７が設けられている。
【００１３】
処理室冷却機構１７は、搬入出機構１６による半導体ウェハＷａｆの処理前後の移動の間、処理室１１に冷却用のガスを導入する。排気系１８は、図示しないポンプにより、高真空排気を制御する。ここでは、処理室冷却機構１７による処理室１１への冷却用のガスは、ガス供給系１２を介して処理室内１１に供給され、排気系１８により流され続けることになる。冷却用のガスは、処理室１１内部のあらゆる部品の影響や順次処理されるウェハの残留ガスによる影響を考慮すると、Ａｒ，Ｈｅ，Ｎｅ等に代表される不活性ガスが望ましい。冷却用のガスは、用いられるガスの常温でよい。
【００１４】
上記実施形態の構成によれば、処理室冷却機構１７が設けられている。処理室冷却機構１７によって、処理室１１内部は半導体ウェハＷａｆの処理前後の移動の間にも常に熱輸送がなされ、処理室１１の冷却効率が向上する。従来、連続的にエッチング処理が行なわれると、載置電極１４で半導体ウェハＷａｆが冷却されていても、実際には処理室１１内部（内壁や部品）が暖まり、理想どおりのエッチング制御が困難になっていた。本発明に係る処理室冷却機構１７を設けることによって、半導体ウェハの連続処理においても載置電極１４での温度制御に違わない、誤差、ばらつきの少ない一様なエッチング処理が可能である。すなわち、レジスト選択比の連続処理安定性、エッチング寸法の連続安定性を高めることが可能である。
【００１５】
図２は、本発明の第２実施形態に係る半導体製造装置の要部を示す構成図である。前記第１実施形態で説明した構成と同様の箇所には同一の符号を付す。図２は、図１に比べて次の構成が異なる。排気系１８が処理室冷却機構１７に応じて制御される構成となっている。
処理室冷却機構１７は、搬入出機構１６による半導体ウェハＷａｆの処理前後の移動の間、冷却用のガスを処理室１１内に供給するのは同様である。ここで、冷却用のガスを処理室１１内により充満したところで迅速に熱輸送できるよう排気系１８の例えばポンプ動作を制御する。すなわち、処理室１１内の冷却用のガス圧力が、所定値に達するまで排気系１８の働きを通常より抑え、所定値に達すると、通常の高真空排気とする。これにより、熱輸送効率が高まり、より効率的な処理室１１内の冷却に寄与する。すなわち、レジスト選択比の連続処理安定性、エッチング寸法の連続安定性を高めることが可能である。
【００１６】
なお、上記各実施形態は、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）放電を用いる有磁場マイクロ波プラズマ・エッチング装置を例にとって説明したが、これに限定されず、平行平板型ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）装置やマグネトロンＲＩＥ装置、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）エッチング装置等、その他のプラズマ装置にも適用が期待できる。
【００１７】
図３は、本発明の第３実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す流れ図である。マスクパターンが形成された複数の半導体ウェハ（被処理ウェハ）が順次移送され、処理室で被エッチング部材がエッチング処理される工程を示している。被処理ウェハが処理室内搬入され、所定部にセットされ、エッチング処理される。エッチング処理後、処理ウェハが処理室外に搬出され、次の被処理ウェハが処理室内に移送されてくるまでの間、処理室内に冷却用のガスを導入し、内壁を含む処理室内を冷却する（処理Ｓ１）。この一連の処理を処理すべきウェハの枚数分繰り返し行う。
【００１８】
上記実施形態の方法によれば、エッチング処理後、次の半導体ウェハが処理室内に移送されてくるまでに処理室内に冷却用のガスを導入する。これにより、処理室内部は熱輸送がなされ、半導体ウェハの冷却効率が向上する。これにより、半導体ウェハの連続処理においても載置電極での温度制御に違わない誤差、ばらつきの少ない一様な処理が可能である。
【００１９】
上記実施形態の方法は、比較的厚いパターンの加工において、その制御性が要求される場合に特に有効である。例えば、ＣＯＢ（Ｃａｐａｃｉｔｏｒ  Ｏｖｅｒ  Ｂｉｔ−ｌｉｎｅ  ）構造のＤＲＡＭのストレージノードは、比較的厚いキャパシタ電極のエッチング加工を要する。レジストマスクの厚さにも限界があり、レジスト選択比の低下、サイドエッチの発生がやむを得ない。数ロットのエッチング工程連続処理中において、基板載置側の温度制御だけでなく、上記実施形態のようなエッチング処理室内の冷却を採用しつつ連続処理すれば、エッチング寸法のばらつきがより小さく抑えられる。これにより、ＤＲＡＭの性能向上促進に寄与する。また、その他のパターンの加工において、その制御性が要求される製品の量産の信頼性向上に寄与する。ＦｅＲＡＭ等、強誘電体膜を有するキャパシタの電極の加工にも有用であると考えられる。
【００２０】
以上説明したように本発明によれば、処理室冷却機構によって、処理室内部は半導体ウェハの処理前後の移動の間にも常に熱輸送がなされ、冷却効率が向上する。これにより、半導体ウェハの連続処理においても載置電極での温度制御に違わない、誤差、ばらつきの少ない一様な処理が可能である。この結果、レジスト選択比の連続処理安定性、エッチング寸法の連続安定性を高める半導体製造装置、半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る半導体製造装置の要部を示す構成図。
【図２】第２実施形態に係る半導体製造装置の要部を示す構成図。
【図３】第３実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す流れ図。
【符号の説明】
１１…処理室、１２…ガス供給系、１３…電磁石、１４…載置電極、１５…冷媒経路、１６…搬入出機構、１７…処理室冷却機構、１８…排気系。
【図１】
2005019542.tif 000003
【図２】
2005019542.tif 000004
【図３】
2005019542.tif 000005